五轴数控加工中旋转轴运动引起的非线性误差分析及控制

五轴数控(Computer numerical control,CNC)加工中,刀具路径规划阶段与实际加工阶段对旋转轴运动采用的插补方式存在差异,其中刀具路径规划阶段是根据零件的几何信息进行插补,而实际加工中则根据机床信息进行插补,这种差异将引起原理性加工误差。针对五轴数控加工中旋转轴的运动,分析采用线性插补方式控制两个旋转轴进行加工时刀具姿态变化引起的原理性误差,进一步研究不同加工情况下由此产生的在垂直于走刀方向的平面内的非线性误差。通过分析旋转轴运动过程中线性插补引起的刀轴偏差角,证明刀具在相邻两刀位点运动过程的中间时刻处刀轴偏差角取得最大值,并得到由该最大值的显式表达式,在此基础上分析最大偏差角的影响因素。提出通过限制相邻两刀位点间刀轴夹角来控制此非线性误差的方法,并给出实例验证。     

预弯曲变形和退火工艺对双相高强钢FB590疲劳性能的影响

开展了汽车底盘部件典型材料双相高强钢FB590在预弯曲变形和退火工艺下的拉伸试验和疲劳试验研究，采用宏观和微观分析方法阐释了力学性能和疲劳性能的变化规律，并基于塑性应变能法建立了疲劳寿命预测模型。结果表明，预弯曲变形产生的冷作硬化和位错强化导致材料的强度提升以及伸长率下降，从而提高了双相高强钢FB590的低周疲劳性能，降低了其高周疲劳性能。经过退火处理后，消除了预弯曲变形产生的残余应力，试样具有优异的高周疲劳性能。疲劳断口分析发现，双相高强钢FB590呈现典型的疲劳断裂模式，预弯曲试样瞬断区的韧窝数量减少，使材料的延性下降，且经退火处理后未见明显改善。采用疲劳寿命预测模型计算的试样预测寿命和对应的试验数据都落在2倍分散带内，表明模型预测效果较好。     

离散三角网格模型顶点法矢量估算

提出一种新的三角网格模型顶点法矢估算方法,采用以三角网格顶点一阶邻域三角形的形状因子与顶点到三角形质心距进行综合加权的方法。同时指出：在同等三角网格曲面,随着三角网格划分精度的提升,网格顶点法矢估算精度有增大趋势;在同等网格划分精度条件下,对于平均曲率小以及平均曲率变化率小的三角网格模型,其网格顶点法矢估算精度也有增大趋势。实例计算和误差分析表明,该方法的计算结果更为精确合理。     

制造加工精度的检测和监控

介绍了制造加工精度的定义和重要意义,对制造加工精度的检测方法、检测仪器和系统进行了分析讨论。制造加工精度的监控主要讨论统计质量监控,包括大批量生产的median管理图监控,多品种中小批量的单值管理图监控,单品种中小批量的CUSUM管理图监控。     

连续纤维增强PEEK增材制造力学性能与成型质量优化

针对连续纤维增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料增材制造中的界面结合差、制件精度不高等技术瓶颈,基于多热力场耦合作用下的连续纤维增材制造成型工艺,实现了典型样件的3D打印制备.基于正交实验设计,并通过微观形貌表征和力学性能测试,探究了喷头温度、打印速度和分层厚度对打印制件的表面粗糙度和弯曲性能的影响规律,获得连续纤维增强P...     

面向数控加工的三角网格法矢量及曲率估算

在面向三角网格曲面的数控加工中,网格曲面的曲率估算精度对数控加工刀具路径设计和加工质量具有重要的影响。针对数控加工需求,提出了一种三角网格曲面中网格节点曲率的精确估算方法。该方法引入网格形状因子,综合考虑三角形的形状和面积两个因素对网格节点法矢量的影响,得到了更为精确的法矢量,从而获得网格节点处更为精确的曲率估算值。此方法能够有效提高三角网格节点曲率估算的精确度,提高了三角网格曲面刀具路径设计中的刀位点计算精度和数控加工精度。     

超声振动对快速固化环氧树脂体系固化动力学特性的影响

通过非等温差示扫描量热法,结合黏度测试和傅里叶红外光谱分析,研究了不同超声波振动条件下环氧树脂体系的固化特性。基于Flynn-Wall-Ozawa/FWO、Kissinger-Akahira-Sunose/KAS和Boswell积分型动力学模型,计算了不同超声波振动下环氧树脂体系的活化能。结合Malek最大概然函数法,得到了超声振动下树脂体系的固化反应动力学方程,并与实测固化度对比进行了验证。研究表明,超声振动振幅越大,树脂体系黏度降低越明显,较小的超声波振幅振动下树脂体系活化能增大,而振幅增大后活化能有明显的降低。固化物的红外光谱分析表明,随着超声振幅的增大,羟基吸收峰减弱,表明超声效应加速了胺基加成反应或者羟基醚化反应。超声振动条件下的树脂固化反应模型符合自催化模型形式,但超声振动并不能改变树脂体系的固化反应机制。以上研究结果对设计和优化碳纤维增强树脂复合材料超声振动辅助树脂传递模塑成型(RTM)工艺具有一定的指导意义。     

碳纤维复合材料超声振动辅助RTM工艺的浸润特性

研究了织物类型、纤维体积分数和超声振动对树脂在碳纤维织物中流动特性的影响规律,设计了超声振动辅助RTM工艺过程中单向渗透率测量装置,开展了16组渗透率测试实验,并结合COMSOL软件仿真分析了织物中的树脂流动特性。研究表明,在相同纤维体积分数水平下,斜纹编织物的纤维束间隙通道比平纹织物的更宽,2/2斜纹编织织物渗透率比平纹织物提高了约21.5%。纤维体积分数与织物渗透率呈负相关,其函数关系与半经验公式Kozeny-Carman(KC)方程吻合较好。树脂流动过程中加入超声振动,其超声空化效应、加速度效应和微射流效应作用于纤维丝束表面,提高了织物渗透率约58.2%。有限元仿真模拟了椭圆形和近矩形纤维束截面设计的织物模型的流动过程,结果发现近矩形纤维束截面高流速区域范围更广,流体向纤维布夹层浸渍的速度分量更大。超声作用于织物纤维可能带动纤维丝束蠕动,使纤维束截面趋于近矩形状,从而提高了树脂对纤维织物的浸润性。上述研究结果对优化碳纤维复合材料成型工艺和成型性能具有一定的指导意义。      

预弯曲变形对CP800复相钢力学性能的影响

对CP800复相钢进行冲压成型,制备预弯曲试样,并利用EBSD、X射线残余应力分析仪、拉伸试验机、DIC技术等研究预弯曲变形对钢的微观组织、残余应力和力学性能的影响.结果表明:预弯曲后残余应力分布情况呈现为拉-压-拉-压交替分布,即内表面(压缩层)呈现拉应力而外表面(拉伸层)呈现压应力,这种特殊分布情况会导致预弯曲后材料的屈服应力降低16％.同时,由于冷变形导致的材料硬化和位错强化效果,预弯曲后材料伸长率降低25％而抗拉强度增大24％.此外,预弯曲后内表面由于存在拉伸残余应力而导致更大的塑性应变和损伤,并早于外表面发生断裂.